Файл: Розов В.М. Измерения и контроль в однополосном радиооборудовании.pdf

При использовании логарифмического делителя отпадает необ­ ходимость строго поддерживать уровень входного сигнала. Регист­ рирующее устройство РУ, например самописец, запишет неравно­ мерность частотной характеристики в децибелах в виде графика (рис. 4.19). Погрешность измерения в этом случае можно ожидать

Икв,авии

1-

0

-1

------------------------------------

Fh4

Рис. 4.19

Рис. 4.20

не выше 0,2—0,5 дБ. Время измерения с документальной регистра­ цией порядка 0,5—1 мин. Структурная схема логарифмического делителя приведена на рис. 4.20.

Структурная схема для измерения АЧХ приемника представ­ лена на рис. 4.21. От генератора стандартных сигналов ГСС на вход приемного устройства подается модулированный напряжени­

95

телефонного канала -с полосой 2750 или 3100 Гц по очереди устанавливась следующие частоты сигналов: 250, 300, 400, 500, 600, 800, 1000, 1500, 2000, 2500, 2700, 2900, 3000, 3100, 3200, 3300 и 3400 Гц. Для телефонных каналов с полосой от 100 до 6000 Гц проводят измерение на следующих дополнительных частотах: 100, 150, 200, 4000, 5000, 5500, 6000, 6500 Гц. Звуковые частоты изме­ ряются с помощью частотомера. На частоте 1000 Гц регулятором усиления приемника устанавливается по вольтметру V номиналь­ ное выходное напряжение. Во избежание ошибок при измерении АЧХ этим методом необходимо поддерживать во время измерения постоянной глубину модуляции входного сигнала.

Неравномерность амплитудно-частотной характеристики при­ емного устройства может, измеряться и рассчитываться аналогич­ но тому, как описывалось выше для передающих устройств.

4.6. Измерение фазо-частотных характеристик (ФЧХ)

и характеристик группового времени запаздывания (ГВЗ)

О б щ и е с в е д е ни я . В однополосных передатчиках и прием­ никах для измерения ФЧХ и ГВЗ применение метода с исполь­ зованием напряжения одной частоты и детектора (как это можно сделать в обычных двухполосных передатчиках и приемниках) невозможно, так как при амплитудном детектировании однополос­ ного сигнала (без остатка несущей) не происходит восстановления исходного нч сигнала.

Непосредственное измерение ФЧХ или ГВЗ обычным методом в сложных четырехполосниках с переносом спектра частот, ка­ кими являются однополосные радиопередающие и приемные уст­ ройства, связано с большими трудностями и погрешностями.

Измерение ФЧХ или ГВЗ производят в диапазоне частот 200—4000 Гц для канала 300—3400 Гц и аз диапазоне 70—7000 Гц для каналов 100—6000 Гц через 100—200 Гц в зависимости от хо­ да характеристик, который определяется предварительными прикидочными измерениями. В случае обнаружения в какой-то обла­ сти частот не плавного хода кривой или скачков эти места иссле­

частотных характеристик с помощью обычного низкочастотного фазометра наиболее просто осуществим применительно к одно­ полосным передатчикам с устройствами обратного преобразова­ ния. Структурная схема установки приведена на рис. 4.22. ФЧХ снимается по точкам как зависимость фазового сдвига (т. е. раз­ ности фаз колебаний на выходе и входе устройства) от частоты.

Из структурной схемы следует, что измеренная характеристи­ ка будет являться суммарной характеристикой двух последова­ тельно включенных устройств: однополосного радиопередатчика и устройства обратного преобразования. Для того чтобы получить этим методом характеристику только передатчика, необходимо

96

предварительно знать характеристику УОП на той рабочей ча­ стоте, на которую настроен радиопередатчик. Как показывают экспериментальные измерения, характеристика УОП не остается неизменной в широком диапазоне частот из-за непостоянства фа­ зовых соотношений в блоках преобразования частоты УОП и в элементах связи. Характеристику УОП можно измерить по мето­ ду, изложенному в разделе измерения приемников. Погрешность измерения определяется погрешностью фазометра и погрешно­ стью измерений собственной характеристики УОП.

Фазо-частотную характеристику в случае необходимости можно пересчитать в характеристику группового времени запаздывания

измерить характеристику группового времени запаздывания, а за-' тем пересчитать ее в фазо-частотную характеристику (по методам, изложенным в § 2.5).

Один из способов измерения тГр(/у) возможен по структурной схеме рис. 4.23. Этот способ заключается в использовании в каче­ стве измерительного сигнала напряжения двух частот, а в качестве

измерителя тгр (приманен фазометр |3]. Амплитуды еинвалов' от генераторов звуковой частоты Ti и Г2 с частотами Fi и F2 должны быть одинаковы, а разность их частот — 20—40 Гц. По фазометру отсчитывают фазовый сдвиг Дер'. Разделив Дф' на разность между частотами F\ и F2, получают тГр, соответствующее средней частоте (Fi +F2)/2. Изменяя Частоты генераторов (с сохранением их раз­ ности) в необходимом диапазоне частот, строят характеристику группового времени запаздывания. По измеренным характеристи­ кам определяют их неравномерности.

Структурная схема, реализующая этот метод, приведена на рис. 4.24. На входы балансного модулятора от генераторов звуковых частот Г) и Г2 подаются испытательный сигнал с частотой и модулирующий сигнал с частотой QM. Модулирующая частота вы­ бирается в пределах Ем = 20±40 Гц. Напряжение с частотой Qu на выходе балансного модулятора должно быть подавлено не менее чем на 30 дБ. В этом случае можно считать, что на низкочастот­ ный вход возбудителя поступают с выхода балансного модулятора БМ следующие сигналы:

ч-\ — Um\ cos [(йн—QM) t +<pi] и и2= Дт2соз[(Пц + й м)^ + ф2],

где фЬ ф2 — начальные фазовые сдвиги испытательного и модули­ рующего сигналов. На выходе однополосного передатчика образу­ ются аналогичные сигналы, смещенные в область высоких ча­ стот и получившие дополнительные фазовые сдвиги ф) и ф2 при прохождении через передатчик:

Нвых1 = К\Um\ COS J t o n + ( Q ii— Q „ ) t + ф 1 + Ф 1 ],

Пвых2= Кг^т 2 COS'[tt)n+ (Пц + йм ) /+ ф 2 + фг]>

где К\, Ко — коэффициенты передачи передатчика на соответству­ ющих частотах; соп — несущая частота передатчика (частота пи­ лот-сигнала). При подведении этих сигналов через элемент связи ко входу квадратичного вч детектора Д 1 на его выходе (выделяется сигнал огибающей модулированного колебания, т. е. напряжение с удвоенной частотой:

в ч ” Ki\jiK\KojUrti\'U7noCOS ( 2 й м '^ ф1 "Ь ф2 Ф 1~ Г ф 2) 1

где /<кД — коэффициент передачи квадратичного детектора вч. Этот сигнал подводится на один вход фазометра. На второй его вход подводится сигнал с выхода квадратичного нч детектора Д2:

Ид нч = Ккцит\>ит 2 cos (2Qmt ф1+ ф2),

и, следовательно, фазометр будет измерять сдвиг фаз между эти­ ми сигналами, равный ф2—фь

При выполнении условий Qu3>iQM> 0 величина группового вре­ мени запаздывания на частоте Qu определяется из уравнения

Тгр(йи) = (фг ф1)/2йм-

Изменяя частоту испытательного сигнала Й„ в необходимой по­ лосе частот при неизменной модулирующей частоте й м, измеряют и рассчитывают частотную характеристику ГВЗ. Процессы изме­ рения ГВЗ для верхней и нижней полос аналогичны.

98

При сохранении модулирующей частоты неизменной шкалу из­ мерителя-фазометра можно проградуировать непосредственно в единицах группового времени запаздывания (в микросекундах, миллисекундах). Погрешность измерения этим методом слагается из погрешности измерительного прибора, погрешности из-за неидентичности фазо-частотных характеристик квадратичных детек­ торов и погрешности метода, т. е. из-за того, что при модулирую­ щей частоте, не равной нулю, спектральные составляющие моду­ лированного сигнала по-разному задерживаются, вследствие чего возникает искажение сигнала.

Погрешность измерительного прибора определяется, прежде

.всего, типом (пли классом) индикатора и указывается в описании прибора. Идентичность ФЧХ детекторов проверяется путем сопо­ ставления данных измерений известной характеристики. Относи­ тельную погрешность самого метода при очень медленном измене­ нии частоты можно оценить по формуле [5], которая при линейной амплитудно-частотной характеристике примет вид

тгр макс — максимальное значение измеренного ГВЗ в нужной по­ лосе частот.

Как показывают расчеты, при выборе модулирующей частоты в пределах 20—40 Гц относительная погрешность метода измере­

Зная достаточно подробно ГВЗ, можно по ней рассчитать или по­ строить фазо-частотную характеристику измеряемого устройства. Этот переход возможен вследствие того, что между ГВЗ Тгр(F) и

ФЧХ tp(F) имеется связь, описываемая уравнением ф0тн(К) =

г

= ( тгр(F)dF—Ф(Тср), где if — текущая частота, изменяемая в пре-

'F

делах F[—\Fo, т. е. в полосе исследуемых частот; ф(ТСр )— значе­ ние фазового сдвига на средней частоте полосы.

Указанную выше операцию интегрирования можно выполнить либо графическим способом, разбивая область между графиком Тгр ( f ) и осью абсцисс на вертикальные полоски шириной AF, а затем суммируя их площади:

ФЧХ однополосных передатчиков, описанные' выше, пригодны и для измерения ФЧХ приемников. В схемы установок вводятся лишь изменения, учитывающие неодинаковость входных и выход-

ных частот в приемниках и передатчиках. Наиболее употребитель­ ная структурная схема установки для измерения ФЧХ приемников приведена на рис. 4.25.

Рис. 4.25

От высокочастотного стабильного генератора ГСС через атте­ нюатор Ат п эквивалент антенны ЭА к однополосному приемнику Подводится модулированный сигнал с несущей частотой f„. Моду­ ляция осуществляется с помощью звукового генератора Г. Глуби­ на модуляции устанавливается 20%. Приемник настраивается таким' образом, чтобы в канал пилот-сигнала попала несущая. В этом случае боковые частоты модуляции (нижняя и верхняя) попадут в полосу пропускания фильтров НБ и ВБ.

Для измерения ФЧХ приемника сигнал модуляции с выхода 3 E V нового генератора и сигнал с выхода приемника подводятся к фазометру. Величины напряжения сигналов, подводимых к фазо­ метру, измеряются вольтметром, а частота точно определяется по частотомеру. Осциллограф служит для визуального наблюдения формы выходного сигнала. Частота модуляции изменяется в пре­ делах полосы однополосного телефонного канала: 300, 400, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2600, 2800, 3000, 3200, 3400 Гц. По полученным данным рассчитывается групповое время запаздывания.

4.7. Методы автоматического измерения ФЧХ

У с т р о й с т в а д л я и з м е р е н и я ГВЗ. Процесс измерения ФЧХ и регистрации результатов можно автоматизировать. Автома­ тизация измерения ФЧХ основывается на том, что если заставить частоту нэпьгтателиного сигнала изменяться линейно что времени:

тегрированием по времени. Такую операцию можно выполнить, применяя интегрирующее устройство в виде операционного усили­ теля с емкостной обратной связью. Применение операционного усилителя вызвано тем, что простая интегрирующая цепочка tRC должна иметь очень большую постоянную времени, следовательно, ее коэффициент передачи будет весьма мал.

100